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KR102524183B1 - Apparatus and method for load balancing in charging station of batteries for vehicle - Google Patents

Apparatus and method for load balancing in charging station of batteries for vehicle Download PDF

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KR102524183B1
KR102524183B1 KR1020210092301A KR20210092301A KR102524183B1 KR 102524183 B1 KR102524183 B1 KR 102524183B1 KR 1020210092301 A KR1020210092301 A KR 1020210092301A KR 20210092301 A KR20210092301 A KR 20210092301A KR 102524183 B1 KR102524183 B1 KR 102524183B1
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power
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장관순
김두권
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에코브 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체할 수 있는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원을 통해 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a load balancing device and method for a vehicle battery charging station, in a charging station equipped with a plurality of battery slots capable of replacing a discharged vehicle battery with a charged vehicle battery through battery swapping, supplying from the outside When charging the vehicle battery installed in each battery slot through the commercial power source or the power supplied from the uninterruptible power supply due to a power outage or emergency, the vehicle battery is fully charged by referring to the current state of charge of each vehicle battery. A load balancing device and method for a vehicle battery charging station capable of increasing charging efficiency of each vehicle battery by performing load balancing to reduce the time required for charging.

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Figure 112021081283302-pat00002

Description

차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR LOAD BALANCING IN CHARGING STATION OF BATTERIES FOR VEHICLE}Load balancing device and method for vehicle battery charging station

본 발명은 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체할 수 있는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원을 통해 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a load balancing device and method for a vehicle battery charging station, and more particularly, to a charging station equipped with a plurality of battery slots capable of replacing a discharged vehicle battery with a charged vehicle battery through battery swapping. , When charging the vehicle battery installed in each battery slot through the commercial power supplied from the outside or the power supplied from the uninterruptible power supply due to a power outage or emergency, each vehicle battery is referred to the current state of charge. A load balancing apparatus and method for a vehicle battery charging station capable of increasing the charging efficiency of each vehicle battery by performing load balancing to shorten the time required for full charging of the vehicle battery.

자동차나 오토바이 등의 이동수단은 인간의 생활을 풍요롭게 하고, 일상생활을 수행하는데 없어서는 안되는 소비재이지만, 배출가스로 인하여 환경오염의 주범이 되고 있다.Transportation means such as automobiles and motorcycles enrich human life and are indispensable consumer goods for daily life, but are the main culprit of environmental pollution due to exhaust gas.

이러한 환경오염을 줄이기 위하여 자동차 업계에서는 전기자동차, 전기스쿠터 등의 EV(Electric Vehicle)를 개발하고 대중화를 시키는데 주력하고 있으며, 전기자동차 산업은 환경보호와 자동차 기술 개발의 해결책이라 할 수 있다.In order to reduce such environmental pollution, the automobile industry is focusing on developing and popularizing EVs (Electric Vehicles) such as electric vehicles and electric scooters, and the electric vehicle industry can be said to be a solution to environmental protection and automobile technology development.

그러나, 대기 환경오염과 급변하는 에너지환경 변화에 따라 주목되고 있는 전기자동차의 사용에 있어서, 전기자동차의 성능과 이용효율에 직결되는 필수조건인 전기자동차 충전소 등의 인프라가 많이 부족한 실정이다. 또한 상기 전기자동차 충전소는 독립된 충전 공간이 부족하며, 전기자동차를 장시간 충전하여야 하므로 사용자가 장시간 대기하여야 하는 문제가 있었다.However, in the use of electric vehicles, which are attracting attention due to air pollution and rapidly changing energy environment, infrastructure such as electric vehicle charging stations, which are essential conditions directly related to the performance and utilization efficiency of electric vehicles, is lacking. In addition, the electric vehicle charging station lacks an independent charging space, and since the electric vehicle must be charged for a long time, the user has to wait for a long time.

이러한 문제의 해결을 위하여, 방전된 배터리를 충전된 배터리로 교환하여 사용할 수 있는 충전 스테이션이 개발되었으며, 상기 충전 스테이션을 여러 공공장소에 설치하여 사용하고 있다.In order to solve this problem, a charging station capable of exchanging a discharged battery for a charged battery has been developed, and the charging station is installed and used in various public places.

그러나 상기 충전 스테이션의 경우, 충전 과정에서 갑작스럽게 정전이나 비상 상황으로 인해 전원 공급이 차단될 때, 충전전원을 지속적으로 공급하면서 각 차량용 배터리에 공급되는 충전전원의 밸런스를 조정하는 기능이 없었기 때문에 각 차량용 배터리의 충전을 원활하게 수행하지 못하는 문제점이 있었다.However, in the case of the charging station, when the power supply is cut off due to a sudden power outage or emergency situation during the charging process, there is no function to adjust the balance of the charging power supplied to each vehicle battery while continuously supplying charging power. There was a problem in that the vehicle battery could not be smoothly charged.

따라서 본 발명에서는 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체할 수 있는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있는 방안을 제시하고자 한다.Therefore, in the present invention, in a charging station equipped with a plurality of battery slots capable of replacing a discharged vehicle battery with a charged vehicle battery through battery swapping, by referring to the current state of charge for each vehicle battery, the vehicle battery necessary for full charging is provided. By performing load balancing to shorten the time, it is proposed to increase the charging efficiency of each vehicle battery.

다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행발명에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행발명에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.Next, the prior inventions existing in the technical field of the present invention will be briefly described, and then the technical details to be achieved by the present invention to be differentiated from the prior inventions will be described.

먼저 한국등록특허 제0666817호(2007.01.03.)는 배터리의 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 주기적으로 다수의 배터리의 전압을 검출하여 소정 개수의 밸런싱 대상 배터리가 존재하면 이들 중 최고 전압의 배터리와 최저 전압의 배터리를 선택하여 서로 병렬 연결하고 이에 따라 별도의 외부 전원 없이도 전압 평균값을 초과하는 최고 전압의 배터리는 방전되고 전압 평균값에 미치지 못하는 최저 전압의 배터리는 충전되면서 밸런싱이 완료되는 것을 기재하고 있는 선행발명이다.First, Korean Registered Patent No. 0666817 (2007.01.03.) relates to a battery balancing device and method, and periodically detects the voltages of a plurality of batteries, and if a predetermined number of batteries to be balanced exist, the battery with the highest voltage among them The batteries with the lowest voltage are selected and connected in parallel to each other, and accordingly, the battery with the highest voltage exceeding the average voltage is discharged and the battery with the lowest voltage that does not reach the average voltage is charged and balancing is completed without an external power source. It is a preceding invention.

즉, 상기 선행발명은 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 구비되는 다수의 배터리를 밸런싱하는데 별도의 외부 에너지의 손실없이 다수의 배터리의 평형상태를 유지시킬 수 있는 배터리의 밸런싱 장치 및 방법에 대해 기재하고 있다.That is, the prior invention describes a battery balancing device and method capable of maintaining a plurality of batteries in an equilibrium state without a separate loss of external energy for balancing a plurality of batteries provided in an electric vehicle or a hybrid vehicle.

하지만, 본 발명은 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축하기 위해서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원의 부하 밸런싱을 수행하는 것이므로, 상기 선행발명과 본 발명은 현저한 구성상 차이점이 있다.However, the present invention refers to the current charging state of each vehicle battery when charging a vehicle battery installed in each battery slot in a charging station equipped with a plurality of battery slots to shorten the time required for full charging of each vehicle battery. , Since load balancing of commercial power supplied from the outside or power supplied from an uninterruptible power supply due to a power outage or an emergency occurs, there is a significant difference between the prior art and the present invention.

또한 한국등록특허 제1988027호(2019.06.04.)는 배터리의 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 릴레이 어셈블리를 제어하여 병렬로 전환시켜 개별 배터리 셀의 전압을 검출하고, 이에 따라 정격전압 대비 전압 충전 상태가 부진한 저 충전된 배터리 셀을 대상으로 별도의 충전 장치를 이용하여 보충 충전을 수행하고, 정격전압 대비 초과 충전된 배터리 셀이 있으면 보충 충전 중이 아닌 저 충전된 배터리 셀과 병렬 연결하여 과 충전이 해소되도록 하는 배터리의 밸런싱 장치 및 방법에 관한 선행발명이다.In addition, Korean Patent Registration No. 1988027 (2019.06.04.) relates to a battery balancing device and method, which converts a plurality of battery cells connected in series in parallel by controlling a relay assembly to detect the voltage of individual battery cells, Accordingly, supplementary charging is performed using a separate charging device for undercharged battery cells whose voltage state of charge is sluggish compared to the rated voltage, and if there is a battery cell that is overcharged compared to the rated voltage, the undercharged battery cell is not being supplementally charged. It is a prior invention related to a balancing device and method of a battery that is connected in parallel with to eliminate overcharging.

즉, 상기 선행발명은 배터리 셀이 손상되는 것이 방지되고, 배터리 셀의 미 충전을 방지하여 최대 용량 충전으로 배터리 사용 시간을 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 대해 기재하고 있다.That is, the prior invention describes a technique for preventing battery cells from being damaged and preventing battery cells from being uncharged so as to improve battery use time with maximum capacity charging.

반면에 본 발명은, 충전 스테이션에서 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전한 과정에서, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축할 수 있도록, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원의 부하 밸런싱을 수행하기 때문에, 상기 선행발명과 본 발명은 기술적 구성의 차이점이 분명하다.On the other hand, the present invention refers to the current state of charge of each vehicle battery in the process of charging the vehicle battery installed in each battery slot at the charging station to shorten the time required to fully charge each vehicle battery, supplying from the outside. Since load balancing of power supplied from a commercial power source or an uninterruptible power supply device due to a power outage or an emergency occurs, the technical difference between the prior art and the present invention is obvious.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리를 충전하는 과정에서, 정전이나 비상 상황 발생으로 상용전원이 공급되지 않을 때, 무정전 전원 공급 장치를 통해 충전전원을 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above problems, and in the process of charging a vehicle battery mounted in each battery slot in a charging station equipped with a plurality of battery slots, commercial power is not supplied due to a power outage or an emergency situation. It is an object of the present invention to provide a load balancing device and method for a vehicle battery charging station capable of continuously supplying charging power through an uninterruptible power supply when not in use.

또한 본 발명은 상기 충전 스테이션에서 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리로 충전전원을 공급할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 배터리 슬롯에 공급되는 충전전원의 부하 밸런싱을 수행할 수 있도록 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, when the charging station supplies charging power to the vehicle batteries installed in each battery slot, the present invention refers to the current state of charge of each vehicle battery to perform load balancing of the charging power supplied to each battery slot. Another object is to provide a load balancing device and method for a vehicle battery charging station.

또한 본 발명은 각 배터리 슬롯에 장착된 차량용 배터리에 충전전원을 공급할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 만충전에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있도록 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention improves the charging efficiency of each vehicle battery by performing load balancing to shorten the time required for full charging by referring to the current state of charge of each vehicle battery when supplying charging power to the vehicle battery installed in each battery slot. Another object is to provide a load balancing device and method for a vehicle battery charging station capable of increasing a vehicle battery charging station.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치는, 충전 스테이션에 구비되어 있는 복수의 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 전원을 부하 밸런싱하여, 상기 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하는 부하 밸런싱부;를 포함하며, 각 차량용 배터리로부터 충전량을 제공받아 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 한다.A load balancing apparatus for a vehicle battery charging station according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit supplying power for charging vehicle batteries inserted into a plurality of battery slots provided in the charging station; and a load balancing unit for load balancing the power and supplying it to the vehicle batteries inserted into the battery slots, respectively, to receive a charge amount from each vehicle battery and perform load balancing to shorten a time required for full charging. to be characterized

또한 상기 장치는, 상기 배터리 슬롯별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하는 차량용 배터리 삽입 검출부; 및 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 충전량을 확인하는 배터리 상태정보 확인부;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱부는, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 사전에 설정한 전압 및 전류로 상기 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the device may include a vehicle battery insertion detection unit for detecting whether a vehicle battery is inserted for each of the battery slots; and a battery state information checking unit configured to check the amount of charge of the vehicle battery inserted into each battery slot, wherein the load balancing unit, with reference to the checked amount of charge of each vehicle battery, determines the voltage and current according to the voltage and current set in advance. It is characterized in that it further comprises performing load balancing to supply power differentially.

또한 상기 장치는, 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급부;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱부는, 상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 상기 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 상기 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the apparatus further includes an uninterruptible power supply unit for supplying pre-charged uninterruptible power to the vehicle battery when the power is cut off due to a power failure or an emergency situation, wherein the load balancing unit cuts off the supply of power Then, with reference to the amount of charge of each of the checked vehicle batteries, the uninterruptible power charged in the uninterruptible power supply unit is sequentially supplied in order of the vehicle batteries that can be fully charged in the fastest time among the vehicle batteries. Further performing load balancing It is characterized by including.

또한 상기 장치는, 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급부;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱부는, 상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 상기 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the apparatus further includes an uninterruptible power supply unit for supplying pre-charged uninterruptible power to the vehicle battery when the power is cut off due to a power failure or an emergency situation, wherein the load balancing unit cuts off the supply of power Then, the method may further include performing load balancing to differentially supply the uninterruptible power charged to the uninterruptible power supply unit with reference to the checked amount of charge of each vehicle battery.

또한 상기 장치는, 상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하는 배터리 보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the device checks whether overcurrent, overvoltage, and overcharge occur in the vehicle battery, and when overcurrent, overvoltage, and overcharge occur as a result of the check, a battery protection unit that cuts off power supplied to the vehicle battery; further comprising characterized by

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 무정전 부하 밸런싱 방법은, 충전 스테이션에서, 복수의 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급 단계; 및 상기 전원을 부하 밸런싱하여, 상기 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하는 부하 밸런싱 단계;를 포함하며, 각 차량용 배터리로부터 충전량을 제공받아 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, an uninterruptible load balancing method of a vehicle battery charging station according to an embodiment of the present invention includes a power supply step of supplying power for charging vehicle batteries each inserted into a plurality of battery slots at the charging station; And a load balancing step of load balancing the power and supplying it to the vehicle batteries inserted into the battery slots respectively; including, performing load balancing to shorten the time required for full charging by receiving a charge amount from each vehicle battery to be characterized

또한 상기 방법은, 상기 배터리 슬롯별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하는 차량용 배터리 삽입 검출 단계; 및 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 충전량을 확인하는 배터리 상태정보 확인 단계;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱 단계는, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 사전에 설정한 전압 및 전류로 상기 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include a vehicle battery insertion detection step of detecting whether a vehicle battery is inserted in each of the battery slots; and a battery state information checking step of checking the amount of charge of the vehicle battery inserted for each battery slot, wherein the load balancing step refers to the checked amount of charge of each vehicle battery, and sets the voltage and current at a preset voltage and current. It characterized in that it further comprises performing load balancing to supply the power differentially.

또한 상기 방법은, 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급 단계;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱 단계는, 상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 상기 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method further includes an uninterruptible power supply step of supplying pre-charged uninterruptible power to the vehicle battery when the power is cut off due to a power failure or an emergency situation, wherein the load balancing step comprises supplying the power When is cut off, load balancing is performed to sequentially supply the uninterruptible power charged in the uninterruptible power supply unit in the order of the vehicle batteries that can be fully charged in the fastest time among the vehicle batteries with reference to the charge amount of each of the vehicle batteries checked above. It is characterized by further including.

또한 상기 방법은, 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급 단계;를 더 포함하며, 상기 부하 밸런싱 단계는, 상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method further includes an uninterruptible power supply step of supplying pre-charged uninterruptible power to the vehicle battery when the power is cut off due to a power failure or an emergency situation, wherein the load balancing step comprises supplying the power The method may further include performing load balancing for differentially supplying the uninterruptible power charged to the uninterruptible power supply unit with reference to the checked amount of charge of each vehicle battery when the voltage is cut off.

또한 상기 방법은, 상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하는 배터리 보호 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method checks whether overcurrent, overvoltage, and overcharge occur in the vehicle battery, and if overcurrent, overvoltage, and overcharge occur as a result of the check, the battery protection step of cutting off power supplied to the vehicle battery; further comprising characterized by

이상에서와 같이 본 발명의 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 따르면, 배터리 스와핑을 수행하는 사용자로부터 방전된 차량용 배터리를 제공받아 충전을 수행하는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원을 통해 각 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the load balancing device and method for a vehicle battery charging station of the present invention, in a charging station equipped with a plurality of battery slots that receives a discharged vehicle battery from a user performing battery swapping and performs charging, When charging each vehicle battery through commercial power supplied from the outside or power supplied from the uninterruptible power supply due to a power outage or emergency, the current state of charge of each vehicle battery is referred to and required for full charging of each vehicle battery. By performing load balancing to shorten the time, there is an effect of increasing the charging efficiency of each vehicle battery.

또한 본 발명은 정전이나 비상 상황에서도 각 차량용 배터리에 충전전원을 계속 공급하는 것은 물론, 한정된 무정전 전원을 이용하여 각 차량용 배터리의 충전효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the charging efficiency of each vehicle battery by using limited uninterruptible power as well as continuously supplying charging power to each vehicle battery even in a power outage or emergency situation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 정상적인 전원 공급이 이루어지는 경우의 부하 밸런싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 정전 혹은 비상 발생으로 인해 전원이 차단되는 경우의 무정전 전원을 이용한 부하 밸런싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
1 is a diagram showing the overall configuration of a load balancing device of a vehicle battery charging station according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing in detail the configuration of a charging station according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining load balancing in the case of normal power supply applied to the present invention.
4 is a diagram for explaining load balancing using uninterruptible power when power is cut off due to a power outage or an emergency, which is applied to the present invention.
5 is a flowchart illustrating in detail the operation of a load balancing method of a vehicle battery charging station according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치 및 그 방법에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.Hereinafter, a preferred embodiment of a load balancing device and method for a vehicle battery charging station according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements. In addition, specific structural or functional descriptions of the embodiments of the present invention are merely exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the present invention, and unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms These have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this specification, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. It is preferable not to

본 발명에서는 차량용 배터리를 예로 하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전동 오토바이, 전동 자전거, 전동 킥보드 등에서 사용되는 소정 규격에 맞는 모든 배터리에 적용될 수 있다.In the present invention, a vehicle battery is described as an example, but is not limited thereto, and can be applied to all batteries that meet predetermined standards used in electric motorcycles, electric bicycles, electric kickboards, and the like.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the overall configuration of a load balancing device of a vehicle battery charging station according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 배터리 스와핑을 통해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교체할 수 있는 복수의 배터리 슬롯이 구비되어 있는 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100), 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)의 동작이나 유지보수를 중앙에서 통합적으로 관리하는 충전관리서버(200), 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)의 관리정보, 각 차량용 배터리 및 전기자동차 사용자 정보를 저장하여 관리하는 데이터베이스(300) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the present invention provides at least one charging station 100 equipped with a plurality of battery slots capable of replacing a discharged vehicle battery with a charged vehicle battery through battery swapping, and the at least one or more charging stations 100. A charging management server 200 that centrally manages the operation or maintenance of the charging station 100, management information of the at least one charging station 100, and storage and management of each vehicle battery and electric vehicle user information It is configured to include the database 300 and the like.

상기 충전 스테이션(100)은 사용자가 차량용 배터리의 충전을 대기할 필요없이 전기자동차 운행에 따라 방전된 차량용 배터리를 비어 있는 배터리 슬롯(180)에 삽입한 다음, 다른 배터리 슬롯(180)에 장착되어 있는 충전된 차량용 배터리로 바로 교환하여 사용할 수 있도록 한다. 이때 사용자는 충전이 완료된 차량용 배터리를 상기 배터리 슬롯(180)에서 먼저 배출한 다음, 해당 배터리 슬롯(180)에 방전된 차량용 배터리를 삽입하여 사용할 수도 있다.The charging station 100 inserts the vehicle battery discharged according to the operation of the electric vehicle into the empty battery slot 180 without the need for the user to wait for the vehicle battery to be charged, and then the other battery slot 180 is mounted It can be used by immediately replacing it with a charged vehicle battery. At this time, the user may first discharge the charged vehicle battery from the battery slot 180 and then insert the discharged vehicle battery into the corresponding battery slot 180 for use.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 충전 스테이션(100)은 배터리 스와핑을 통해서 복수의 배터리 슬롯(180)에 삽입되는 충전이 필요한 차량용 배터리를 충전하는 과정에서, 정전이나 비상 상황(예: 천재지변에 의한 전원계통 단선이나 쇼트 등) 발생으로 상용전원이 공급되지 않을 때, 무정전 전원 공급 장치를 통해 각 차량용 배터리의 충전을 위한 전원을 지속적으로 공급할 수 있도록 한다.In particular, the charging station 100 according to an embodiment of the present invention is in the process of charging a vehicle battery that requires charging inserted into a plurality of battery slots 180 through battery swapping, in case of a power outage or emergency situation (eg, a natural disaster). When commercial power is not supplied due to power system disconnection or short circuit due to disaster, the uninterruptible power supply device enables continuous supply of power for charging each vehicle battery.

또한 상기 충전 스테이션(100)은 정상적인 구동 상태에서는 외부로부터 인가되는 상용전원을 충전이 수행되는 각 차량용 배터리의 충전량에 따라 차등하여 공급하며, 정전이나 비상 상황 발생으로 상용전원이 차단되면 무정전 전원 공급 장치에 충전된 무정전 전원을 각 차량용 배터리의 충전량에 따라 공급하는 부하 밸런싱 기능을 포함하고 있다.In addition, the charging station 100 differentially supplies commercial power applied from the outside according to the amount of charge of each vehicle battery in a normal driving state, and when commercial power is cut off due to a power outage or emergency, the uninterruptible power supply device It includes a load balancing function that supplies uninterruptible power charged to the battery according to the charge amount of each vehicle battery.

즉 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 배터리 슬롯에 공급되는 충전전원의 부하 밸런싱을 수행함으로써, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.That is, the charging efficiency of each vehicle battery can be increased by performing load balancing of the charging power supplied to each battery slot with reference to the current state of charge of each vehicle battery.

이때 상기 부하 밸런싱은 상용전원이 정상적으로 공급되는 상태와 정전이나 비상 상황 발생에 의해 무정전 전원이 공급되는 상태에 따라 부하 밸런싱의 방식에 차이가 있다.At this time, the load balancing method differs according to a state in which commercial power is normally supplied and a state in which uninterruptible power is supplied due to a power outage or an emergency.

예를 들어, 상기 충전 스테이션(100)은 상용전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는, 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 현재 충전량에 따라 사전에 설정한 전압 및 전류로 상용전원을 차등적으로 공급하되, 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리부터 가장 늦은 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순으로 차등하여 상용전원을 줄이는 부하 밸런싱을 수행하거나, 혹은 늘리는 부하 밸런싱(이 경우, 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 어느 하나 또는 한 쌍의 차량용 배터리에 가장 높은 상용전원을 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있음)을 수행할 수 있다.For example, in a state in which commercial power is normally supplied, the charging station 100 differentially supplies commercial power with a voltage and current set in advance according to the current charge amount of the vehicle battery inserted for each battery slot, Load balancing is performed to reduce commercial power or load balancing to increase (in this case, whichever battery can be fully charged in the fastest time) load balancing that supplies the highest commercial power to one or a pair of vehicle batteries) can be performed.

또한 상기 충전 스테이션(100)은 정전이나 비상 상황 발생에 의해 무정전 전원이 공급되는 상태에서는, 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리에 최우선으로 무정전 전원을 공급하고, 상기 무정전 전원의 공급에 따라 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리가 만충전되면, 그 다음 순서로 만충전에 이르는 시간이 빠른 차량용 배터리에 무정전 전원을 공급하는 방식으로 부하 밸런싱을 수행할 수 있다. 이렇게 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리부터 충전을 수행하는 이유는 무정전 전원은 충전된 전원이어서 공급량이 한정되어 있기 때문에, 충전을 가장 먼저 완료할 수 있는 차량용 배터리부터 상기 무정전 전원을 공급하는 것이다.In addition, the charging station 100, in a state in which uninterruptible power is supplied due to a power failure or an emergency, supplies uninterruptible power to a vehicle battery that can be fully charged in the fastest time among the vehicle batteries inserted for each battery slot, When the vehicle battery capable of being fully charged in the fastest time is fully charged according to the supply of the uninterruptible power, load balancing may be performed by supplying uninterruptible power to the vehicle battery having the fastest time to reach full charge in the next order. The reason why charging is performed from a vehicle battery that can be fully charged in the fastest time is to supply the uninterruptible power from a vehicle battery that can complete charging first since the supply amount is limited because the uninterruptible power source is charged power.

또한 상기 충전 스테이션(100)은 상기 상용전원의 부하 밸런싱과 유사한 방식으로 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 현재 충전량에 따라 상기 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.In addition, the charging station 100 may perform load balancing to differentially supply the uninterruptible power according to the current charging amount of the vehicle battery inserted for each battery slot in a manner similar to load balancing of the commercial power supply.

한편, 상기 충전 스테이션(100)은 배터리 스와핑을 수행하는 사용자가 제공하는 방전된 차량용 배터리에 부착된 식별코드(예: QR코드)를 인식하고, 상기 인식한 식별코드에 포함된 접속정보를 통해 상기 충전관리서버(200)로 통신 접속을 진행하여 정품인증을 수행하고, 상기 수행한 정품인증 결과를 토대로 해당 차량용 배터리의 충전을 진행하도록 구성할 수 있다.On the other hand, the charging station 100 recognizes an identification code (eg, QR code) attached to a discharged vehicle battery provided by a user performing battery swapping, and through connection information included in the recognized identification code. It can be configured to proceed with a communication connection to the charging management server 200 to perform activation, and to charge the vehicle battery based on the activation result.

또한 상기 충전 스테이션(100)은 상기 배터리 슬롯(180)에 장착된 상기 차량용 배터리로부터 NFC를 포함한 무선통신으로 획득한 충전량이나 충전횟수를 포함한 배터리 상태정보를 네트워크를 통해 상기 충전관리서버(200)로 제공하여, 상기 충전관리서버(200)에서 상기 차량용 배터리의 배터리 상태정보를 업데이트하여 관리할 수 있도록 한다.In addition, the charging station 100 transfers battery state information including the amount of charge or the number of times of charge obtained through wireless communication including NFC from the vehicle battery mounted in the battery slot 180 to the charge management server 200 through a network. provided, so that the battery state information of the vehicle battery can be updated and managed by the charging management server 200.

즉 상기 충전관리서버(200)에서 상기 충전 스테이션(100)으로부터 수신한 상기 차량용 배터리의 배터리 상태정보를 확인하고, 상기 확인한 결과 배터리 수명과 관련한 충전횟수가 기 설정된 기준을 벗어나면, 수명이 다 된 것으로 판단하며, 수명이 다 된 차량용 배터리에 대한 정보를 관리자 단말(미도시)로 제공하여, 특정 충전 스테이션(100)에 위치한 수명이 지난 해당 차량용 배터리의 회수 및 보충을 수행할 수 있도록 하는 것이다.That is, the charge management server 200 checks the battery status information of the vehicle battery received from the charging station 100, and as a result of the check, if the number of times of charging related to battery life exceeds a preset standard, the life is over. It is determined that the vehicle battery has reached the end of its lifespan, and information on the vehicle battery whose lifespan has expired is provided to a manager terminal (not shown) so that the vehicle battery located in the specific charging station 100 can be retrieved and replenished.

또한 상기 충전 스테이션(100)은 사용자의 배터리 스와핑에 따른 충전비용을 사용자가 제공하는 결제수단(예: 신용카드 등)을 통해 직접 결제하거나, 소지한 스마트폰을 포함한 사용자 단말(미도시)이나 상기 충전관리서버(200)를 통해 선불 혹은 후불로 결제할 수 있다.In addition, the charging station 100 directly pays the charging cost according to the user's battery swapping through a payment method (eg, credit card, etc.) provided by the user, or the user terminal (not shown) including a smartphone or the above Payment can be made in advance or postpaid through the charging management server 200 .

상기 충전관리서버(200)는 네트워크를 통해 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)과 통신 접속되며, 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)의 동작정보나 유지보수를 통합적으로 관리하는 기능을 수행한다.The charging management server 200 communicates with the at least one charging station 100 through a network and performs a function of integrally managing operation information or maintenance of the at least one charging station 100 .

예를 들어, 상기 충전관리서버(200)는 상기 충전 스테이션(100)으로부터 각 차량용 배터리의 충전량이나 충전횟수를 포함한 배터리 상태정보를 네트워크를 통해 수신하고, 상기 수신한 배터리 상태정보를 참조하여 상기 차량용 배터리가 수명이 다 되었는지를 확인한다. 이어서 수명이 지난 차량용 배터리에 대한 정보를 관리자에게 제공하여, 해당 차량용 배터리를 회수하고 새로운 차량용 배터리를 보충하도록 한다.For example, the charging management server 200 receives battery state information including the amount of charge or the number of times of charge of each vehicle battery from the charging station 100 through a network, and refers to the received battery state information for the vehicle. Check if the battery has reached the end of its service life. Subsequently, information on the vehicle battery that has expired is provided to the manager so that the vehicle battery is collected and a new vehicle battery is replenished.

상기 데이터베이스(300)는 특정 장소에 배치되어 있는 상기 적어도 하나 이상의 충전 스테이션(100)에 대한 정보, 상기 각 충전 스테이션(100)을 이용하는 차량용 배터리에 대한 정보를 저장하여 관리한다. 예를 들어, 상기 충전 스테이션(100)의 설치 위치, 제품 번호 등을 저장하여 관리하며, 각 사용자들이 보유한 차량용 배터리별 사양정보, 제품 번호 등을 저장하여 관리하는 것이다.The database 300 stores and manages information about the at least one charging station 100 disposed in a specific place and information about a vehicle battery using each of the charging stations 100 . For example, the installation location, product number, etc. of the charging station 100 are stored and managed, and specification information, product number, etc. for each vehicle battery possessed by each user are stored and managed.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing in detail the configuration of a charging station according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 충전 스테이션(100)은 셔터 개폐부(110), 차량용 배터리 삽입 검출부(120), 제어부(130), 표시부(140), 로그 수집부(150), 통신 인터페이스부(160), 충전 제어부(170), 배터리 슬롯(180), 어댑터(190) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the charging station 100 includes a shutter opening/closing unit 110, a vehicle battery insertion detection unit 120, a control unit 130, a display unit 140, a log collection unit 150, a communication interface unit ( 160), a charging controller 170, a battery slot 180, an adapter 190, and the like.

또한 상기 충전 스테이션(100)은 도면에 도시하지는 않았지만, 하드웨어적으로는 프로세서, 메모리 및 이들을 연결하는 버스와 각종 인터페이스 카드 등을 포함하며, 소프트웨어적으로는 상기 메모리에 상기 프로세서를 통해서 구동할 프로그램들이 저장되어 있으며, 사용자나 네트워크상의 명령에 따라 동작을 수행하도록 사용자 인터페이스, 각종 동작프로그램의 업데이트를 관리하는 업데이트 관리부 등을 추가로 포함할 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, the charging station 100 includes a processor, a memory, a bus connecting them, various interface cards, etc. in terms of hardware, and programs to be driven through the processor in the memory in terms of software. It is stored, and may further include a user interface and an update management unit for managing updates of various operation programs so as to perform operations according to commands from a user or a network.

상기 셔터 개폐부(110)는 상기 제어부(130)의 제어를 토대로 상기 차량용 배터리를 상기 각 배터리 슬롯(180)에 삽입하고 배출하는 과정에서 상기 셔터(181)를 개폐시킨다.The shutter opening/closing unit 110 opens and closes the shutter 181 in the process of inserting and discharging the vehicle battery into each of the battery slots 180 based on the control of the controller 130 .

상기 차량용 배터리 삽입 검출부(120)는 상기 복수의 배터리 슬롯(180)별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하고, 상기 검출한 결과를 상기 충전 제어부(170)로 제공한다.The vehicle battery insertion detection unit 120 detects whether a vehicle battery is inserted into each of the plurality of battery slots 180 and provides the detection result to the charging control unit 170 .

상기 제어부(130)는 상기 셔터 개폐부(110)를 통해 복수의 배터리 슬롯(180) 중 어느 하나의 배터리 슬롯에 구비된 셔터(181)의 오픈 및 클로즈를 제어하여, 충전된 차량용 배터리를 사용자가 가지고 있는 방전된 차량용 배터리와 교환하는 스와핑을 수행하도록 한다.The control unit 130 controls the opening and closing of the shutter 181 provided in any one of the plurality of battery slots 180 through the shutter opening and closing unit 110, so that the user has the charged vehicle battery Perform swapping to exchange with a discharged vehicle battery.

또한 상기 제어부(130)는 상기 로그 수집부(150)에서의 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 이용 정보에 대한 로그의 생성을 제어하며, 상기 생성한 로그를 상기 통신 인터페이스부(160)를 통해 상기 충전관리서버(200)로 제공하는 것을 제어한다. 이를 통해, 상기 충전관리서버(200)는 각 사용자별 배터리 스와핑을 수행한 장소, 시간, 이용횟수, 배터리 정보(예: 제조일자, 충전횟수 등) 등을 상기 데이터베이스(300)에 저장하여 관리할 수 있다. 그리고 상기 충전관리서버(200)는 각 사용자별 차량용 배터리의 스와핑 이용에 따른 정보를 토대로 각 사용자의 이용 패턴에 따라 타겟화된 맞춤형 서비스(예: 차량용 배터리 충전이 필요한 시기 안내, 배터리 소모에 따른 운행 습관 안내 등)를 제공할 수 있다.In addition, the controller 130 controls the log collection unit 150 to generate a log for usage information for each user who swaps the vehicle battery, and sends the generated log to the communication interface unit 160. It controls what is provided to the charge management server 200 through. Through this, the charging management server 200 stores and manages the location, time, number of times of use, battery information (eg, manufacturing date, number of charging times, etc.) of each user who performed battery swapping in the database 300. can In addition, the charging management server 200 provides targeted customized services according to each user's use pattern based on information on swapping use of the vehicle battery for each user (eg, information on when vehicle battery charging is required, operation according to battery consumption) habit guidance, etc.) can be provided.

또한 상기 제어부(130)는 상기 충전 제어부(170)를 통해 상기 배터리 슬롯(180) 내에 구비된 어댑터(190)에 유선 접속된 각 차량용 배터리를 충전할 때, 무정전 전원 공급 및 부하 밸런싱을 제어하며, 상기 표시부(140)를 통해 충전 상태에 대한 정보, 차량용 배터리의 스와핑 안내 등의 표시를 제어할 수 있다.In addition, the control unit 130 controls uninterruptible power supply and load balancing when charging each vehicle battery connected by wire to the adapter 190 provided in the battery slot 180 through the charging control unit 170, Through the display unit 140, it is possible to control the display of charging state information, vehicle battery swapping guidance, and the like.

또한 상기 제어부(130)는 사용자가 차량용 배터리의 스와핑을 수행할 때, 센서(미도시)를 통해 상기 배터리 슬롯(180) 내에 손이 위치하는 상태에서 상기 셔터(181)가 닫혀 손이 끼는 것을 방지하는 것을 제어할 수 있다.In addition, when the user performs swapping of the vehicle battery, the control unit 130 prevents the user from getting caught by closing the shutter 181 while the user's hand is located in the battery slot 180 through a sensor (not shown) You can control what you do.

상기 표시부(140)는 LED, LCD 등으로 구성되어 상기 충전 스테이션(100)의 전면이나 상기 배터리 슬롯(180)별로 구비될 수 있으며, 상기 제어부(130)의 제어를 통해서 상기 차량용 배터리의 충전상태, 상기 차량용 배터리의 스와핑 안내 등에 대한 정보를 표시한다. 그 이외에, 충전 서비스 이용에 대한 비용지불 안내에 대한 정보를 표시할 수 있다.The display unit 140 is composed of an LED, an LCD, etc., and may be provided on the front side of the charging station 100 or for each battery slot 180. Through the control of the control unit 130, the charging state of the vehicle battery, Information on swapping of the vehicle battery is displayed. In addition, information on payment guidance for using the charging service may be displayed.

또한 상기 표시부(140)는 상기 배터리 슬롯(180)에 장착된 상기 차량용 배터리의 만충전 상태 또는 충전중인 상태를 색상을 달리하여 표시하거나 단계별로 나누어 표시할 수 있다. 예를 들어 만충전일 경우에는 녹색으로, 충전중일 경우에는 적색으로 표시하거나, 또는 충전 단계를 복수의 단계로 구분하여 표시함으로써, 사용자가 상기 표시부(140)를 통해 표시되는 색상변화나 단계별 변화를 통해서 스와핑 가능한 차량용 배터리가 존재하는지의 여부, 충전되고 있는지의 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 한다.In addition, the display unit 140 may display the fully charged state or the charging state of the vehicle battery installed in the battery slot 180 in different colors or in stages. For example, it is displayed in green when fully charged or in red when charging, or by dividing and displaying the charging stage into a plurality of stages, so that the user can see the color change or step-by-step change displayed through the display unit 140. It is possible to intuitively check whether a swappable vehicle battery exists and whether it is being charged.

상기 로그 수집부(150)는 상기 제어부(130)의 제어에 따라 상기 차량용 배터리의 스와핑을 수행하는 각 사용자별 이용 정보, 결제 정보 등에 대한 로그를 생성한다.The log collection unit 150 generates a log of usage information, payment information, and the like for each user who swaps the vehicle battery under the control of the control unit 130 .

상기 통신 인터페이스부(160)는 상기 충전관리서버(200)로부터 상기 충전 스테이션(100)의 구동을 위한 제어정보나 업그레이드 정보를 수신받아 상기 제어부(130)로 제공하며, 상기 로그 수집부(150)에서 생성한 로그 정보를 네트워크를 통해 상기 충전관리서버(200)로 전송한다.The communication interface unit 160 receives control information or upgrade information for driving the charging station 100 from the charging management server 200 and provides it to the control unit 130, and the log collection unit 150 The log information generated in is transmitted to the charge management server 200 through a network.

상기 충전 제어부(170)는 상기 복수의 배터리 슬롯(180)에 각각 구비된 어댑터(190)를 통해 유선 접속된 각 차량용 배터리의 충전을 제어하며, 전원부(171), 무정전 전원 공급부(172), 부하 밸런싱부(173), 어댑터 상태 인식부(174), 배터리 상태정보 확인부(175), 배터리 보호부(176) 등을 포함하여 구성된다.The charging control unit 170 controls the charging of each vehicle battery connected by wire through the adapter 190 provided in each of the plurality of battery slots 180, and the power supply unit 171, the uninterruptible power supply unit 172, and the load. It is configured to include a balancing unit 173, an adapter state recognition unit 174, a battery status information check unit 175, a battery protection unit 176, and the like.

상기 전원부(171)는 상기 어댑터(190)로 상기 차량용 배터리의 충전을 위한 상용전원을 공급하여, 상기 차량용 배터리에서 사용하는 DC로 변환하여 공급할 수 있도록 한다.The power supply unit 171 supplies commercial power for charging the vehicle battery to the adapter 190, converts it into DC used in the vehicle battery, and supplies it.

상기 무정전 전원 공급부(172)는 상기 충전 스테이션(100)에 구비되어 있는 복수의 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 무정전으로 제공한다. 즉 정전이 발생되거나 비상 상황이 발생되어 상용전원의 공급이 차단될 때, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 공급하여 차량용 배터리의 충전이 지속될 수 있도록 하는 것이다.The uninterruptible power supply unit 172 provides uninterrupted power for charging vehicle batteries inserted into each of the plurality of battery slots 180 provided in the charging station 100 . That is, when the supply of commercial power is cut off due to a power outage or an emergency situation, the previously charged uninterruptible power is supplied so that the vehicle battery can be continuously charged.

상기 부하 밸런싱부(173)는 복수의 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위해 상기 전원부(171)에서 공급되는 상용전원을 부하 밸런싱하거나, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 상용전원이 차단될 때 상기 무정전 전원 공급부(172)에서 공급되는 무정전 전원을 부하 밸런싱하는 기능을 수행한다.The load balancing unit 173 load balances the commercial power supplied from the power supply unit 171 to charge the vehicle batteries inserted into the plurality of battery slots 180, or commercial power due to a power outage or emergency. When cut off, it performs a function of load balancing the uninterruptible power supplied from the uninterruptible power supply unit 172.

즉 상기 배터리 슬롯(180)에 삽입되어 있고, 충전이 필요한 각 차량용 배터리에 대해서 상기 전원부(171)를 통해 상용전원을 차량용 배터리에 공급하거나, 혹은 상기 무정전 전원 공급부(172)를 통해 무정전 전원을 차량용 배터리에 공급할 때, 부하 밸런싱을 수행하여 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.That is, for each vehicle battery that is inserted into the battery slot 180 and requires charging, commercial power is supplied to the vehicle battery through the power supply unit 171, or uninterruptible power is supplied to the vehicle battery through the uninterruptible power supply unit 172. When supplying to the battery, load balancing is performed to increase the charging efficiency of each vehicle battery.

특히, 상기 무정전 전원 공급부(172)를 통해 무정전 전원을 차량용 배터리에 공급하도록 부하 밸런싱을 수행하는 것은 본 발명의 주요한 특징으로서, 한정된 무정전 전원으로 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입되어 있는 각 차량용 배터리의 충전효율을 향상시키기 위해서, 상기 배터리 슬롯(180)에 삽입된 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 무정전 전원을 차례대로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다. 또한 상용전원의 부하 밸런싱과 마찬가지의 방식으로, 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 현재 충전량을 참조하여, 각 차량용 배터리에 상기 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.In particular, performing load balancing to supply uninterruptible power to the vehicle battery through the uninterruptible power supply unit 172 is a major feature of the present invention, and each vehicle battery inserted into the battery slot 180 with limited uninterruptible power In order to improve the charging efficiency of the battery slot 180, load balancing may be performed to sequentially supply uninterruptible power in the order of vehicle batteries that can be fully charged in the fastest time among vehicle batteries inserted into the battery slot 180. In addition, in the same way as load balancing of commercial power, load balancing may be performed to differentially supply the uninterruptible power to each vehicle battery with reference to the current charge amount of the vehicle battery inserted for each battery slot.

여기서, 기존의 부하 밸런싱은 어느 하나의 배터리팩에 다수의 내부 셀이 구비된 경우, 상기 내부 셀의 충전이 비슷하게 진행되도록 하는 것으로서, 본 발명에서와 같이 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서의 각 배터리 슬롯에 삽입된 차량용 배터리의 충전을 위한 전원을 부하 밸런싱하여 공급하는 것과는 다르다.Here, conventional load balancing is to ensure that, when a plurality of internal cells are provided in any one battery pack, the charging of the internal cells proceeds similarly. As in the present invention, in a charging station equipped with a plurality of battery slots It is different from load balancing and supplying power for charging vehicle batteries inserted into each battery slot.

한편, 상기 부하 밸런싱부(173)는 상기 전원부(171)로부터 제공하는 상용전원 혹은 상기 무정전 전원 공급부(172)로부터 무정전으로 제공하는 전원을 부하 밸런싱하여 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 장착된 차량용 배터리를 충전하는 과정에서, 상기 복수의 배터리 슬롯 중 어느 하나의 배터리 슬롯에 삽입된 차량용 배터리의 충전이 완료되면, 해당 차량용 배터리에 대한 상기 전원부(171)로부터 제공하는 상용전원 혹은 상기 무정전 전원 공급부(172)를 통한 전원공급을 즉시 중지하고, 충전이 필요한 나머지 차량용 배터리에 대해서만 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.Meanwhile, the load balancing unit 173 load-balances commercial power provided from the power supply unit 171 or uninterrupted power provided from the uninterruptible power supply unit 172, and vehicle batteries installed in the battery slots 180, respectively. In the process of charging, when the charging of the vehicle battery inserted into any one of the plurality of battery slots is completed, commercial power provided from the power supply unit 171 for the vehicle battery or the uninterruptible power supply unit 172 ), the power supply can be stopped immediately, and load balancing can be performed only for the remaining vehicle batteries that need to be charged.

또한 상기 부하 밸런싱부(173)는 부하 밸런싱을 통해서 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 장착된 차량용 배터리를 충전하는 과정에서, 상기 복수의 배터리 슬롯 중 어느 하나의 배터리 슬롯에 충전이 필요한 차량용 배터리가 새로 삽입되면, 현재 수행중인 각 차량용 배터리에 대한 부하 밸런싱을 잠시 중지하고, 충전이 필요한 모든 차량용 배터리에 대해서 부하 밸런싱을 다시 수행할 수 있다.In addition, in the process of charging the vehicle batteries mounted in the battery slots 180 through load balancing, the load balancing unit 173 recharges a vehicle battery that needs to be charged in any one of the plurality of battery slots. Once inserted, load balancing for each vehicle battery that is currently being performed may be temporarily stopped, and load balancing may be performed again for all vehicle batteries that require charging.

상기 어댑터 상태 인식부(174)는 상기 어댑터(190)에 차량용 배터리가 정확하게 연결되었는지의 여부, 상기 어댑터(190)가 정상적으로 동작하는지의 여부를 확인한다.The adapter state recognition unit 174 checks whether the vehicle battery is correctly connected to the adapter 190 and whether the adapter 190 operates normally.

상기 배터리 상태정보 확인부(175)는 상기 배터리 슬롯(180)에 장착된 상기 각 차량용 배터리와 NFC, 블루투스, 지그비 및 비콘을 포함한 무선 통신을 수행하여, 각 차량용 배터리별 충전량(SoC: State of Charge), 충전횟수(SoH: State of Health), 배터리 불량 또는 이들의 조합을 포함한 배터리 상태정보를 확인한다.The battery state information checking unit 175 performs wireless communication including NFC, Bluetooth, ZigBee, and beacon with each vehicle battery installed in the battery slot 180, and performs state of charge (SoC) for each vehicle battery. ), the number of recharges (SoH: State of Health), battery failure, or a combination thereof.

특히, 상기 배터리 상태정보 확인부(175)는 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리와 무선 통신을 수행하여 상기 충전량을 확인하고, 상기 확인한 충전량에 따라 충전이 필요한지를 확인하며, 상기 확인한 결과(즉 충전이 필요한지의 여부에 대한 결과)를 상기 부하 밸런싱부(173)로 제공한다.In particular, the battery status information checking unit 175 performs wireless communication with the vehicle batteries inserted into the battery slots 180 to check the amount of charge, and determines whether or not charging is necessary according to the checked amount of charge. A result (that is, a result of whether or not charging is required) is provided to the load balancing unit 173.

상기 배터리 보호부(176)는 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입되어 충전중인 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 전원부(171)를 통해 공급되는 상용전원을 차단하거나, 혹은 상기 무정전 전원 공급부(172)를 통해 공급되는 무정전 전원을 차단한다.The battery protection unit 176 is inserted into the battery slot 180 and checks whether overcurrent, overvoltage, and overcharging occur in the vehicle battery being charged. ), or the uninterruptible power supplied through the uninterruptible power supply unit 172 is blocked.

상기 배터리 슬롯(180)은 상기 차량용 배터리가 수납되는 공간으로서, 복수개가 구비되어 있으며, 전면에는 셔터(181)가 구비되어 있다. 이때 상기 배터리 슬롯(180)의 전면 혹은 외곽에는 수납된 차량용 배터리의 충전상태를 표시하기 위한 표시부(140)가 구비될 수 있다.The battery slot 180 is a space in which the vehicle battery is accommodated, and is provided with a plurality, and a shutter 181 is provided on the front side. At this time, a display unit 140 may be provided on the front or outside of the battery slot 180 to display the state of charge of the vehicle battery stored therein.

상기 어댑터(190)는 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 구비되며, 상기 차량용 배터리와 상기 충전 제어부(170)간을 전기적으로 접속하여 전원공급을 통해 상기 차량용 배터리의 충전이 이루어지도록 한다.The adapter 190 is provided in each of the battery slots 180 and electrically connects the vehicle battery and the charging controller 170 to supply power so that the vehicle battery is charged.

도 3은 본 발명에 적용되는 정상적인 전원 공급이 이루어지는 경우의 부하 밸런싱을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining load balancing in the case of normal power supply applied to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전원부(171)를 통해 공급되는 상용전원을 상기 배터리 슬롯에 공급하여 각 차량용 배터리의 충전을 수행하는 정상적인 구동 상태일 때, 상기 부하 밸런싱부(173)에서는 상기 상용전원을 충전이 수행되는 각 차량용 배터리의 충전량을 참조하여 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행한다. 이때 상기 무정전 전원 공급부(172)는 상기 전원부(171)로부터 공급되는 상용전원에 의해 내부에 구비된 콘덴서의 충전을 수행한다.As shown in FIG. 3, in a normal driving state in which commercial power supplied through the power supply unit 171 is supplied to the battery slot to charge each vehicle battery, the load balancing unit 173 supplies the commercial power to the battery slot. Load balancing is performed to differentially supply power by referring to the charge amount of each vehicle battery in which charging is performed. At this time, the uninterruptible power supply unit 172 charges the capacitor provided therein by the commercial power supplied from the power supply unit 171 .

예를 들어, 차량용 배터리 4개를 동시에 충전할 때, 각 차량용 배터리의 현재 충전량이 10%, 30%, 50% 및 90%라 가정하면, 상기 부하 밸런싱부(173)는 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 90% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 가장 많은 전원을 공급하고, 그 다음 빠르기로 만충전이 가능한 50% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 두 번째로 많은 전원을 공급하고, 그 다음 빠르기로 만충전이 가능한 30%의 충전량을 보이는 차량용 배터리에 세 번째로 많은 전원을 공급하며, 가장 느린 시간내에 만충전이 가능한 10% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 가장 적은 전원을 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.For example, when charging four vehicle batteries at the same time, assuming that the current charge amount of each vehicle battery is 10%, 30%, 50%, and 90%, the load balancing unit 173 is fully charged in the fastest time. Supply the most power to the vehicle battery with a possible 90% charge, then supply the second most power to the vehicle battery with a 50% charge that can be fully charged at the fastest rate, followed by the 30% battery that can be fully charged at the fastest rate. Load balancing can be performed by supplying the third most power to the vehicle battery showing the amount of charge and supplying the least power to the vehicle battery showing the 10% charge amount that can be fully charged in the slowest time.

이때 상기 부하 밸런싱부(173)는 이와 반대로 가장 느린 시간내에 만충전이 가능한 10% 충전량을 보이는 차량용 배터리와 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 90% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 가장 많은 전원을 공급하고, 나머지 차량용 배터리에는 적은 전원을 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수도 있다.At this time, the load balancing unit 173, on the contrary, supplies the most power to the vehicle battery showing a 10% charge amount that can be fully charged in the slowest time and the vehicle battery showing a 90% charge amount that can be fully charged in the fastest time, and the remaining vehicles It is also possible to perform load balancing to supply less power to the battery.

도 4는 본 발명에 적용되는 정전 혹은 비상 발생으로 인해 전원이 차단되는 경우의 무정전 전원을 이용한 부하 밸런싱을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining load balancing using uninterruptible power when power is cut off due to a power outage or an emergency, which is applied to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 정전 혹은 비상 상황이 발생되어 상기 전원부(171)를 통해 공급되는 상용전원이 차단되면, 상기 무정전 전원 공급부(172)에 충전해둔 무정전 전원이 상기 배터리 슬롯에 공급되어 각 차량용 배터리의 충전이 이루어진다.As shown in FIG. 4 , when a power outage or emergency situation occurs and the commercial power supplied through the power supply unit 171 is cut off, the uninterruptible power stored in the uninterruptible power supply unit 172 is supplied to the battery slot and each The vehicle battery is charged.

이와 같이 상기 무정전 전원 공급부(172)로부터 무정전 전원을 배터리 슬롯에 공급하여 각 차량용 배터리의 충전을 수행하는 상태일 때, 상기 부하 밸런싱부(173)에서는 2가지의 부하 밸런싱 방식을 사용할 수 있다.In this way, when the uninterruptible power is supplied from the uninterruptible power supply unit 172 to the battery slot to charge each vehicle battery, the load balancing unit 173 may use two load balancing methods.

첫 번째 부하 밸런싱 방식은, 상기 부하 밸런싱부(173)에서 상기 무정전 전원 공급부(172)에 충전된 무정전 전원이 모두 방전될 때까지 상기 무정전 전원을 상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리에 최우선으로 공급하고, 상기 무정전 전원의 공급에 따라 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리가 만충전되면, 그 다음 빠르기로 만충전이 가능한 차량용 상기 무정전 전원을 공급하는 방식이다.In the first load balancing method, the load balancing unit 173 supplies the uninterruptible power to the uninterruptible power charged in the uninterruptible power supply unit 172 within the fastest time among vehicle batteries inserted for each battery slot until all the uninterruptible power is discharged. The vehicle battery capable of being fully charged is supplied with the highest priority, and when the vehicle battery capable of being fully charged in the fastest time according to the supply of the uninterruptible power is fully charged, the uninterruptible power for the vehicle capable of being fully charged is then supplied.

예를 들어, 차량용 배터리 4개를 동시에 충전할 때, 각 차량용 배터리의 현재 충전량이 10%, 30%, 50% 및 90%라 가정하면, 상기 부하 밸런싱부(173)는 상기 무정전 전원을 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 90% 충전량을 보이는 차량용 배터리에 최우선으로 공급하고, 만충전에 따라서 차례대로 50%, 30% 및 10%의 충전량을 보이고 있는 차량용 배터리에 상기 무정전 전원을 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.For example, if it is assumed that the current charging amount of each vehicle battery is 10%, 30%, 50%, and 90% when charging four vehicle batteries at the same time, the load balancing unit 173 converts the uninterruptible power to the fastest Load balancing to supply the uninterruptible power to the vehicle battery showing 90% charge that can be fully charged in time is given first, and to the vehicle battery that shows 50%, 30%, and 10% charge in turn according to the full charge. can

두 번째 부하 밸런싱 방식은, 상기 도 3에서 설명한 상용전원의 부하 밸런싱과 마찬가지로 상기 부하 밸런싱부(173)에서 상기 무정전 전원을 충전이 수행되는 각 차량용 배터리의 충전량을 참조하여 차등적으로 공급하는 방식이다.The second load balancing method, similar to the load balancing of commercial power described in FIG. 3, is a method in which the load balancing unit 173 differentially supplies the uninterruptible power by referring to the charge amount of each vehicle battery in which charging is performed. .

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법의 일 실시예를 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.Next, an embodiment of a load balancing method for a vehicle battery charging station according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIG. 5 . At this time, the order of each step according to the method of the present invention may be changed by a user environment or a person skilled in the art.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating in detail the operation of a load balancing method of a vehicle battery charging station according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 전기자동차 운행에 따라 차량용 배터리가 방전되면, 사용자는 방전된 차량용 배터리를 들고 상기 충전 스테이션(100)이 설치된 장소에 방문한다.As shown in FIG. 5 , when the vehicle battery is discharged according to the operation of the electric vehicle, the user visits the place where the charging station 100 is installed with the discharged vehicle battery.

이후 상기 충전 스테이션(100)은 사용자가 외측에 구비된 입력수단(예: 터치패드)을 조작하여 차량용 배터리 스와핑을 수행하는지를 판단한다(S100). 즉 상기 충전 스테이션(100)은 전기자동차 사용자에 의해 방전된 차량용 배터리를 충전된 차량용 배터리로 교환하는 배터리 스와핑이 수행되는지를 판단하는 것이다.Thereafter, the charging station 100 determines whether the user manipulates an external input means (eg, a touch pad) to perform vehicle battery swapping (S100). That is, the charging station 100 determines whether battery swapping is performed by exchanging a discharged vehicle battery with a charged vehicle battery by an electric vehicle user.

상기 S100 단계에서 판단한 결과 사용자에 의해 배터리 스와핑이 수행되면, 상기 충전 스테이션(100)은 복수의 배터리 슬롯(180)에 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출한다(S200).When battery swapping is performed by the user as a result of the determination in step S100, the charging station 100 detects whether vehicle batteries are inserted into the plurality of battery slots 180 (S200).

이어서, 상기 충전 스테이션(100)은 상기 S200 단계에서 검출한 결과를 토대로 각 배터리 슬롯(180)별로 삽입된 차량용 배터리와 무선 통신을 수행하여, 현재 충전량을 확인하고, 상기 확인한 충전량에 따라 충전이 필요한지의 여부를 확인한다(S300).Next, the charging station 100 performs wireless communication with the vehicle battery inserted into each battery slot 180 based on the result detected in step S200 to check the current charge amount and determine whether charging is required according to the checked charge amount. Check whether or not (S300).

이어서, 상기 충전 스테이션(100)은 상기 S300 단계에서 확인한 상기 복수의 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입되어 있는 각 차량용 배터리의 충전량에 따라 외부로부터 인가되는 상용전원을 차등하여 공급하는 부하 밸런싱을 수행하여, 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리의 충전이 이루어지도록 한다(S400).Subsequently, the charging station 100 performs load balancing to differentially supply commercial power applied from the outside according to the amount of charge of each vehicle battery inserted into the plurality of battery slots 180 identified in step S300, , so that the vehicle batteries inserted into the battery slots 180 are charged (S400).

이렇게 상용전원을 이용한 부하 밸런싱에 따라 각 차량용 배터리의 충전을 수행하는 과정에서, 상기 충전 스테이션(100)은 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 상용전원의 공급이 차단되는지를 판단한다(S500).In the process of charging each vehicle battery according to load balancing using commercial power, the charging station 100 determines whether the supply of the commercial power is cut off due to a power outage or an emergency (S500).

상기 S500에서 판단한 결과 정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 상용전원의 공급이 차단되면, 상기 충전 스테이션(100)은 상기 무정전 전원 공급부(172)에 충전된 무정전 전원을 상기 배터리 슬롯(180)에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하여 충전이 이루어지도록 한다(S600).As a result of the determination in S500, when the supply of the commercial power is cut off due to a power outage or an emergency situation, the charging station 100 supplies the uninterruptible power charged in the uninterruptible power supply unit 172 to the battery slot 180, respectively. It is supplied to the vehicle battery to be charged (S600).

이때 상기 충전 스테이션(100)은 상기 무정전 전원 공급부(172)에 충전된 무정전 전원을 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리부터 가장 늦은 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.At this time, the charging station 100 determines the uninterruptible power charged in the uninterruptible power supply unit 172 in the order from the vehicle battery capable of being fully charged in the earliest time to the vehicle battery capable of being fully charged in the latest time among the charge amounts of each of the identified vehicle batteries. It is possible to perform load balancing by sequentially supplying

또한 상기 충전 스테이션(100)은 상기 무정전 전원 공급부(173)에 충전된 무정전 전원을 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.In addition, the charging station 100 may perform load balancing in which the uninterruptible power charged in the uninterruptible power supply unit 173 is differentially supplied with reference to the confirmed charging amount of each vehicle battery.

한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 충전 스테이션(100)은 상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하여 배터리 보호를 수행할 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawing, the charging station 100 checks whether overcurrent, overvoltage, and overcharging occur in the vehicle battery, and if overcurrent, overvoltage, and overcharging occur as a result of the check, power supplied to the vehicle battery Battery protection can be performed by shutting off.

또한 상기 충전 스테이션(100)은 부하 밸런싱을 통해서 각 배터리 슬롯(180)에 삽입된 차량용 배터리 각각에 무정전 전원을 균등하게 공급하여 충전을 수행하는 과정에서, 어느 하나의 배터리 슬롯(180)에 삽입된 차량용 배터리의 충전이 완료되거나, 혹은 비어 있는 어느 하나의 배터리 슬롯(180)에 충전이 필요한 차량용 배터리가 새로 삽입되는지를 판단한다.In addition, the charging station 100 equally supplies uninterruptible power to each vehicle battery inserted into each battery slot 180 through load balancing to perform charging. It is determined whether the charging of the vehicle battery is completed or whether a vehicle battery requiring charging is newly inserted into one of the empty battery slots 180 .

그리고 상기 판단한 결과 어느 하나의 배터리 슬롯(180)에 삽입된 차량용 배터리의 충전이 완료되면, 상기 충전 스테이션(100)은 충전이 완료된 차량용 배터리에 대한 전원공급을 즉시 중단하고, 나머지 충전이 필요한 차량용 배터리에 대한 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.As a result of the determination, when the charging of the vehicle battery inserted into any one of the battery slots 180 is completed, the charging station 100 immediately stops supplying power to the vehicle battery that has been charged, and the remaining vehicle batteries that need to be charged. You can perform load balancing for

또한 상기 판단한 결과 비어 있는 어느 하나의 배터리 슬롯(180)에 충전이 필요한 차량용 배터리가 새로 삽입되면, 상기 충전 스테이션(100)은 현재 진행중인 부하 밸런싱을 일시 중지하고, 비어 있는 배터리 슬롯에 새로 삽입된 차량용 배터리는 물론 기존에 진행중인 차량용 배터리를 포함한 충전이 필요한 모든 차량용 배터리에 대한 부하 밸런싱을 수행할 수 있다.In addition, as a result of the determination, when a vehicle battery requiring charging is newly inserted into any one of the empty battery slots 180, the charging station 100 temporarily suspends the load balancing currently in progress, and loads the newly inserted vehicle battery into the empty battery slot. Load balancing can be performed for all vehicle batteries that require charging, including batteries as well as existing vehicle batteries.

이처럼, 본 발명은 배터리 스와핑을 수행하는 사용자로부터 방전된 차량용 배터리를 제공받아 충전을 수행하는 복수의 배터리 슬롯이 구비된 충전 스테이션에서, 외부로부터 공급되는 상용전원, 혹은 정전이나 비상 상황 발생으로 인해 무정전 전원 공급 장치로부터 공급되는 전원을 통해 각 차량용 배터리를 충전할 때, 각 차량용 배터리별 현재 충전상태를 참조하여 각 차량용 배터리의 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하기 때문에, 각 차량용 배터리의 충전효율을 높일 수 있다.In this way, the present invention is a charging station equipped with a plurality of battery slots that receives a discharged vehicle battery from a user performing battery swapping and performs charging, commercial power supplied from the outside, or uninterrupted power due to power failure or emergency occurrence. When charging each vehicle battery through the power supplied from the power supply unit, load balancing is performed to shorten the time required for full charging of each vehicle battery by referring to the current state of charge of each vehicle battery. Charging efficiency can be increased.

또한 본 발명은 정전이나 비상 상황에서도 각 차량용 배터리에 충전전원을 계속 공급하는 것은 물론, 한정된 무정전 전원을 이용하여 각 차량용 배터리의 충전효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the charging efficiency of each vehicle battery by using limited uninterruptible power as well as continuously supplying charging power to each vehicle battery even in a power outage or emergency situation.

이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and various modifications and other equivalent embodiments will be made by those skilled in the art in the field to which the technology belongs. You will understand that it is possible. Therefore, the technical protection scope of the present invention will be determined by the claims below.

100 : 충전 스테이션 110 : 셔터 개폐부
120 : 차량용 배터리 삽입 검출부 130 : 제어부
140 : 표시부 150 : 로그 수집부
160 : 통신 인터페이스부 170 : 충전 제어부
171 : 전원부 172 : 무정전 전원 공급부
173 : 부하 밸런싱부 174 : 어댑터 상태 인식부
175 : 배터리 상태정보 확인부 176 : 배터리 보호부
180 : 배터리 슬롯 181 : 셔터
190 : 어댑터 200 : 충전관리서버
300 : 데이터베이스
100: charging station 110: shutter opening part
120: vehicle battery insertion detection unit 130: control unit
140: display unit 150: log collection unit
160: communication interface unit 170: charging control unit
171: power unit 172: uninterruptible power supply unit
173: load balancing unit 174: adapter state recognition unit
175: battery status information check unit 176: battery protection unit
180: battery slot 181: shutter
190: adapter 200: charging management server
300: database

Claims (10)

충전 스테이션에 구비되어 있는 복수의 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 전원부; 및
상기 전원부에서 공급하는 전원을 부하 밸런싱하여, 상기 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하는 부하 밸런싱부;를 포함하며,
각 상기 차량용 배터리로부터 충전량을 제공받아, 가장 빠른 시간내에 만충이 가능한 차량용 배터리부터 가장 늦은 시간에 만충되는 차량용 배터리의 순으로, 상기 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
a power supply unit supplying power for charging vehicle batteries inserted into a plurality of battery slots provided in the charging station; and
A load balancing unit for load balancing the power supplied from the power supply unit and supplying the power to vehicle batteries inserted into the battery slots respectively;
Load balancing is performed to reduce the time required for full charging in the order of the vehicle battery that can be fully charged in the earliest time and the vehicle battery that can be fully charged in the latest time by receiving the amount of charge from each of the vehicle batteries. Load balancing device for vehicle battery charging station.
청구항 1에 있어서,
상기 장치는,
상기 배터리 슬롯별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하는 차량용 배터리 삽입 검출부; 및
상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 충전량을 확인하는 배터리 상태정보 확인부;를 더 포함하며,
상기 부하 밸런싱부는,
상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 사전에 설정한 전압 및 전류로 상기 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
The method of claim 1,
The device,
a vehicle battery insertion detection unit for detecting whether a vehicle battery is inserted in each of the battery slots; and
Further comprising a battery state information checking unit for checking the amount of charge of the vehicle battery inserted into each of the battery slots,
The load balancing unit,
The load balancing device of the vehicle battery charging station, characterized in that it further comprises performing load balancing to differentially supply the power with a voltage and current set in advance with reference to the checked amount of charge of each vehicle battery.
청구항 2에 있어서,
상기 장치는,
정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급부;를 더 포함하며,
상기 부하 밸런싱부는,
상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 상기 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 상기 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
The method of claim 2,
The device,
When the power is cut off due to a power outage or an emergency situation, an uninterruptible power supply unit supplying previously charged uninterruptible power to the vehicle battery; further comprising,
The load balancing unit,
When the supply of the power is cut off, a load that sequentially supplies the uninterruptible power charged to the uninterruptible power supply unit in the order of the vehicle battery that can be fully charged in the fastest time among the vehicle batteries with reference to the charge amount of each vehicle battery checked above. A load balancing device for a vehicle battery charging station, further comprising performing balancing.
청구항 2에 있어서,
상기 장치는,
정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급부;를 더 포함하며,
상기 부하 밸런싱부는,
상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 상기 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
The method of claim 2,
The device,
When the power is cut off due to a power outage or an emergency situation, an uninterruptible power supply unit supplying previously charged uninterruptible power to the vehicle battery; further comprising,
The load balancing unit,
When the supply of the power is cut off, performing load balancing to differentially supply the uninterruptible power charged to the uninterruptible power supply unit with reference to the checked amount of charge of each vehicle battery Charging the vehicle battery, characterized in that it further comprises Station load balancing device.
청구항 1에 있어서,
상기 장치는,
상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하는 배터리 보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 장치.
The method of claim 1,
The device,
A battery protection unit that checks whether overcurrent, overvoltage, and overcharge occur in the vehicle battery, and cuts off power supplied to the vehicle battery when overcurrent, overvoltage, and overcharge occur as a result of the check. Load balancing device for battery charging station.
충전 스테이션에서, 복수의 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리를 충전하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급 단계; 및
상기 공급하는 전원을 부하 밸런싱하여, 상기 배터리 슬롯에 각각 삽입된 차량용 배터리에 공급하는 부하 밸런싱 단계;를 포함하며,
각 상기 차량용 배터리로부터 충전량을 제공받아, 가장 빠른 시간내에 만충이 가능한 차량용 배터리부터 가장 늦은 시간에 만충되는 차량용 배터리의 순으로, 상기 만충에 필요한 시간을 단축시키도록 부하 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
A power supply step of supplying, at the charging station, power for charging vehicle batteries each inserted into a plurality of battery slots; and
A load balancing step of load balancing the supplied power and supplying the supplied power to vehicle batteries respectively inserted into the battery slots;
Load balancing is performed to reduce the time required for full charging in the order of the vehicle battery that can be fully charged in the earliest time and the vehicle battery that can be fully charged in the latest time by receiving the amount of charge from each of the vehicle batteries. Load balancing method for vehicle battery charging station.
청구항 6에 있어서,
상기 방법은,
상기 배터리 슬롯별로 차량용 배터리가 삽입되어 있는지를 검출하는 차량용 배터리 삽입 검출 단계; 및
상기 배터리 슬롯별로 삽입된 차량용 배터리의 충전량을 확인하는 배터리 상태정보 확인 단계;를 더 포함하며,
상기 부하 밸런싱 단계는,
상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 사전에 설정한 전압 및 전류로 상기 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
The method of claim 6,
The method,
A vehicle battery insertion detection step of detecting whether a vehicle battery is inserted in each of the battery slots; and
Further comprising a battery state information checking step of checking the charge amount of the vehicle battery inserted for each battery slot,
The load balancing step,
The load balancing method of the vehicle battery charging station further comprising performing load balancing to differentially supply the power with a voltage and current set in advance with reference to the checked amount of charge of each vehicle battery.
청구항 7에 있어서,
상기 방법은,
정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급 단계;를 더 포함하며,
상기 부하 밸런싱 단계는,
상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 상기 차량용 배터리 중에서 가장 빠른 시간내에 만충전이 가능한 차량용 배터리의 순서대로 순차적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
The method of claim 7,
The method,
Further comprising: an uninterruptible power supply step of supplying pre-charged uninterruptible power to the vehicle battery when the power is cut off due to a power failure or an emergency situation,
The load balancing step,
When the supply of the power is cut off, referring to the amount of charge of each of the checked vehicle batteries, the uninterruptible power charged in the uninterruptible power supply is sequentially supplied in order of the vehicle batteries that can be fully charged in the fastest time among the vehicle batteries. Load balancing Load balancing method of a vehicle battery charging station, characterized in that it further comprises performing.
청구항 7에 있어서,
상기 방법은,
정전 혹은 비상 상황 발생으로 상기 전원이 차단되면, 사전에 충전해둔 무정전 전원을 상기 차량용 배터리에 공급하는 무정전 전원 공급 단계;를 더 포함하며,
상기 부하 밸런싱 단계는,
상기 전원의 공급이 차단되면, 상기 확인한 차량용 배터리 각각의 충전량을 참조하여, 무정전 전원 공급부에 충전된 무정전 전원을 차등적으로 공급하는 부하 밸런싱을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
The method of claim 7,
The method,
Further comprising: an uninterruptible power supply step of supplying pre-charged uninterruptible power to the vehicle battery when the power is cut off due to a power failure or an emergency situation,
The load balancing step,
When the supply of the power is cut off, with reference to the checked amount of charge of each vehicle battery, performing load balancing to differentially supply the uninterruptible power charged to the uninterruptible power supply unit Vehicle battery charging station, characterized in that it further comprises load balancing method.
청구항 6에 있어서,
상기 방법은,
상기 차량용 배터리에 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하는지를 확인하고, 상기 확인한 결과 과전류, 과전압 및 과충전이 발생하면, 상기 차량용 배터리로 공급되는 전원을 차단하는 배터리 보호 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 스테이션의 부하 밸런싱 방법.
The method of claim 6,
The method,
A battery protection step of checking whether overcurrent, overvoltage, and overcharging occur in the vehicle battery, and if overcurrent, overvoltage, and overcharging occur as a result of the checking, cutting off power supplied to the vehicle battery; for a vehicle, characterized in that it further comprises Load balancing method for battery charging station.
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